混合动力汽车扭矩分配策略研究

摘 要：近年来，混合动力汽车越来越受到大众的欢迎，这些主要得益于混合动力汽车的节油性能好，与普通汽车相比，混合动力车辆的节油性是借助电机的辅助，不断的优化的动力，从而实现汽车节油的效果。传统的汽车扭矩分配策论就是针对汽车发动机运行点、运行线和运行范围进行优化来使发动机运行在最优的工作区间。但是，随着近几年来最小值原理辅助混合动力汽车提升整体效益得到了广泛的应用。本文主要针对混合动力汽车扭矩分配策略进行探究。

关键词：混合动力汽车;扭矩分配;策略探究;基线控制

0 引言

随着全球环境问题的不断加剧，人们对于汽车排放污染问题颇有微词，随着人们环保意识不断的增强，混合动力汽车开始走进人们的视野范围内。混合动力汽车具有排放量小、耗油量小等优点，相对于普通汽车而言具有污染小，节能性高的特点，因此其受到了社会的广泛关注。另外，混合动力汽车的动力系统主要是由发动机和电机组成的，在控制管理方面具有高度的自由化，这些为扭矩分配策略的优化提供了很大的发展空间。线性规划具有结构简单，反应速度灵敏的特点，因此其主要是通过发动机、电机、电池等元件的效率取定值来使系统线性化。但是在整个的动力系统中并不是每个元件都是线性的，因此线性规划的分配结果与实际相比误差较大，因此很难控制。在混合动力汽车的扭矩分配中应用最小值原理，通过对整个混合动力汽车的动力系统进行分析优化，主要对基线控制和最小值原理方法进行研究，对混合动力车辆的双离合系统进行优化和实验。

1 车辆概况

1.1 混合动力系统

混合动力系统主要采用的是混合动力双离合系统，这个系统往往会配置一个功率在120KW以上的发动机，而汽车扭矩的输出主要是由发动机控制器进行有效控制另外，还需要一个100KW的三相交流电力，其的扭矩需要依靠电机控制系统进行控制。在发动机和电机之间需要一个气动的电控离合器，能够有效地控制发动机。

1.2 动力系统的控制

对单轴并联混合动力系统进行控制时需要能够满足以下几点要求。首先，保障混合动力汽车的驾驶性能不能低于普通汽车;另外，为了能够有效保障电机运行需要能够延长电池寿命，电池SOC值要控制在一定的范围内。目前的控制策略如下：第一，车速不高时能够自动的断开离合器，确保电机可以单独驱动汽车的运行。这样不仅可以改善车辆的起步过程，还能够减少离合器的磨损问题。另一方面还能够节省耗油量。第二，能够在回馈制动时尽可能地增加能量的吸收，第三，在汽车的正常驱动下，电控离合器结合，发动机和电机共同驱动车辆。这就需要一定的方法来对电机和发动机进行扭矩分配。

2 扭矩分配策论优化

在HCU的控制下，混合动力汽车中的动力系统需要能够随时的满足驾驶需求，而这些就需要保障在HCU的控制程序中每一循环的时间短。除此之外，单片机中的存储能力不能够弱与计算能力，能够进行离线计算。针对混合动力汽车而言，需要综合考虑到发动机带动车辆的附件工作，发动机的自动起停并没有在考虑范围以内，主要对基线和最小值原理两种扭矩分配方法进行研究。

2.1 基线扭矩分配方法

在混合动力汽车中，基线扭矩分配方法主要是针对动力系统中的发动机在一定的区间没进行优化，通过基线扭矩的分配方法可以在很大程度上保障发动机工作在最优的区间内。在动力系统中应用基线扭矩分配方法其发挥作用主要包括呢两种模式，首先，当SOC大于所设定的门限值时，这个时候整个汽车动力系统中的需求扭矩和发动机转速在发动机高效率区间，而其它区域电控离合器断开，整车由电机单独驱动。另外一种情况，如果SOC小于所设定的门限值时，整车的需求扭矩和发动机转速在发动机高效率区间，此时整车由发动机来驱动。

2.2 最小值原理的分配方法

在混合动力汽车的动力系统中，最小值原理的扭矩分配方法也被称为等价燃油消耗方法。也就是将过程中消耗的电量与燃油消耗想等价处理。根据以下公式：

Pf（t）——发动机消耗燃油对应的功率;

λ（t）——等价因子。

等价因子能够反应时刻电量需求的多少，其越高代表着系统对于电量的需求量越高，而其越小代表着系统更倾向于燃油消耗。所以在一定的車辆运行中λ（t）的取值决定扭矩分配的关键因素。针对混合动力汽车而言，随着λ（t）值的不断变小，在整个动力系统中的扭矩分配过程新年发动机的输出扭矩的比例也在不断的减少，如果λ（t）减少到1.8左右时，这是发动机在整个的混合动力汽车中需求扭矩较低时发动机的需求扭矩基本为0。总结来说，可以根据在基线扭矩分配方法的SOC值来选择对应的λ所算出的表格，当前SOC>标定值时，SOC选择λ较小值的表格。相反当SOC较小时，选择λ较大值的表格。来使SOC在车辆运行中维持在一定的范围。在混合动力汽车中，基线扭矩分配策略和最小值分配策略从原理上来讲是具有相同点的，但是在应用过程中最小值原理扭矩分配策略的应用更加的广泛，其在整个混合动力汽车的动力系统中对于扭矩控制的波动性很小。

3 结论

本文针对混合动力汽车动力系统，结合了基线控制和最小值原理两种分配方法进行对比分析。基线控制的汽车扭矩分配策略主要是针对汽车动力系统重的主要输出动力元件进行优化改善，能够有效确保发动机的运行维持在最高的效率区间之内，但是在发动机的实际运行中容易出现较大的波动。混合动力汽车的最小值原理扭矩分配策略不仅仅将发动机的效率包括在内，还能够将电池和电机的效率进行计算汇总到扭矩分配，这样一来在整个发动机的动态运行中发动机的扭矩控制波动较小。

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